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Monibuca设计思想
背景
市面上的流媒体服务器不可谓不多,从本人的第一份工作起,就一直接触和研究了形形色色的流媒体服务器,从最早的FCS(全称Flash Communication Server),后来改名为FMS(全称Flash Media Server),到Red5(java语言开发),到CrtmpServer(C++开发),让我对流媒体服务器的基本原理有了深刻的认识。当时本人痴迷C#,于是乎在业余时间对crtmpServer的代码进行移植,用C#仿照着写了一遍取名为csharprtmp,并且适当的增强了一些功能,于是对rtmp协议了如指掌。后来Adobe推出了RTMFP协议,是一种p2p协议,十分节省带宽。我就又开始研究一款名为OpenRTMFP的开源项目,后来该项目改名为MonaServer。我在起基础上进行了扩展,实现了一些例如录制flv,shareObject等原本FMS有的功能。后开发出了HTML5直播技术(现在命名为Jessibuca,尚未开源),采用的传输协议就是WebSocket传输裸的视频流的方式,属于私有协议。而Server当时就使用的MonaServer。但当时遇到一个问题,C++的内存泄漏问题,这个一直没有很好的解决。遂决定放弃使用MonaServer转而使用srs,而srs要用一个很简单的go写的小程序将http-flv转换成WebSocket的Flv来适配我的Jessibuca,感觉最好能直接修改srs来实现这个功能。对srs的源码研究了一小段时间后放弃了,因为C++代码过于难写,容易出现bug。后来转而使用golang写的gortmp作为server,同样对其进行了扩展,而且进展十分顺利,golang的开发效率令人惊叹,而且其协程的特性很完美的处理了流媒体服务器的并发的场景。所以使用golang写的流媒体服务器项目很多,github上随便一搜就有很多,比如livego、joy4等。期间还接触到一位使用Node.js实现的流媒体服务器Node Media Server,我也和作者交流了许多,收益良多。
现有项目的不足
虽然流媒体服务器项目很多,但在我使用过程中遇到了几个痛点
- 功能太多太重,往往大而全,不够轻量 很多号称轻量的项目最后都会越来越重
- 扩展性弱,由于功能复杂,设计之初没有提供良好的扩展性,有些项目带有脚本支持,如FMS和MonaServer,但执行脚本会牺牲性能,而且脚本和原生代码相比,功能限制很大,只能实现业务逻辑而不是流媒体服务器本身的功能扩展。
- 缺少图形管理界面,FMS是配套有图形管理界面的,当然FMS的问题是商业软件需要付费,源码也是不可见的。
综上所述,本人在吸收了以上诸多流媒体服务器的设计后,完成了Monibuca这款golang编写的流媒体开发框架的编写
受到vue渐进式思想的影响
vue渐进式框架的设计思想非常棒,那么是否可以用来设计流媒体服务器,使得流媒体服务器不只是一个服务器,而是一个开发框架,让开发者可以定制化自己的流媒体服务器呢?答案是肯定的。当然我们需要更多的抽象。
流媒体服务器的核心
流媒体服务器的核心是转发二字。当你去研究一款流媒体服务器的时候,会有海量的代码阻碍你看清其核心逻辑。包括:
- 多媒体格式定义、解析,如Flv、MP4、MP3、H264、AAC等等
- 传输协议的解析,如RTMP家族、AMF、HTTP、RTSP、HLS、WebSocket等等
- 各种工具类,用来读取字节的缓冲、大小端转换、加解密算法、等等
大部分流媒体服务器都是基于rtmp协议之上扩展而来,这是历史原因造成的,所以功能不能很好的分离,耦合度很高。往往牵一发而动全身。其实所谓的流媒体服务器本质上就是把发布者的数据经过服务器转发到订阅者手里播放,起一个中转作用。至于什么协议格式,什么媒体格式都是属于扩展功能。所以最轻量的服务器应该不包含任何协议格式,任何媒体格式,仅仅只是完成中转。再说的直白一点核心代码就是一个for循环。
for _, v := range r.Subscribers {
v.sendVideo(video)
}
其他都是围绕这个for循环展开。所有的流媒体服务器代码里面都有这个for循环,写法稍有不同,但本质相同。
核心概念
基于这个循环,我们需要思考两个问题:
- 如何高效的循环(性能问题)
- 如何对接不同的协议(扩展性)
第一个问题,golang的性能算是很好的,那么重点就在于减少内存的分配上,池化是一个不错的选择,所以尽量池化,在Monibuca中对[]byte类型,采用了github.com/funny/slab包来管理。其他结构体就用系统自带的pool包来池化对象。对于协程的使用,在多次迭代后,已经使用了最少的协程来支持并发性。